EP2525236B1 - Verfahren und System zur Mehrfachpfadreduzierung in drahtloser Synchronisierung und/oder Ortung - Google Patents

Verfahren und System zur Mehrfachpfadreduzierung in drahtloser Synchronisierung und/oder Ortung Download PDF

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EP2525236B1
EP2525236B1 EP11181681.5A EP11181681A EP2525236B1 EP 2525236 B1 EP2525236 B1 EP 2525236B1 EP 11181681 A EP11181681 A EP 11181681A EP 2525236 B1 EP2525236 B1 EP 2525236B1
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EP
European Patent Office
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location
toa
time
anchor
broadcast
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Rainer Hach
Albrecht Rommel
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Inpixon GmbH
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Nanotron Technologies GmbH
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Publication date
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    • G01S5/02213—Receivers arranged in a network for determining the position of a transmitter
    • G01S5/02216—Timing or synchronisation of the receivers

Definitions

  • the location tags 102 broadcast messages, which are received by at least some of the location receivers 100.
  • the respective TOAs of these messages are recorded at the location receivers 100 and reported to the location server 104.
  • the location server 104 calculates the TDOAs between location receivers. Based on the TDOAs and the known positions of the location receivers 100 the location server 104 determines the location of the location tags 102.
  • the method of any of the previous embodiments of the present aspect of the invention further comprises
  • a method for operating a location anchor in determining an instantaneous phase difference between time bases of at least two location anchors at a desired point in time (t), each of the location anchors having transmitting and receiving access to a joint broadcast transmission medium and a respective time base for measuring time.
  • the method comprises:
  • the location server calculates an estimate of an initial offset difference of the time bases of the first and second location anchors at a reference point in time from only the determined offset parameters of the first and second clock model function ;.and by the location server calculating an instantaneous phase difference from the estimated initial offset difference of the time bases of the first and second location anchors, from at least one of the determined slope parameters of the first and second clock model function realizations, and from a time elapsed between the reference point in time and the desired point in time t.
  • the multipath error may be determined by the location error in the following way: the location server determining a multipath error of the reception time at the desired point in time, by
  • a location anchor may at the same time function as a location server.
  • An arrangement employing at least one of the various aspects of the present invention may comprise an arbitrary number of location anchors.
  • a multipath delay between a pair of location anchors determined by using an embodiment of the present invention is used to correct a determined TDOA pertaining to the reception of a tag message at different ones of the location anchors.
  • the location server uses the determined multipath error of a location anchor pair that contains the location anchor receiving the tag message and a location anchor that is arranged near a last determined position of the location tag.
  • a broadcast message may be sent by means of sound waves, ultrasound waves, electromagnetic waves, radio frequency electromagnetic waves, the radio frequency being for instance 2.4 GHz, ultra wideband electromagnetic waves, light waves.
  • a first embodiment of the invention is depicted in Fig. 2 .
  • location anchors which have wireless receivers and which are located at known positions will be called location anchors in the following and share the reference label 200.
  • the location anchors 200 are each connected with at least one location server 204 through some communication channel 103, which may be wired or wireless, the latter including, but not being limited to a radio communication, infrared or acoustic communication channel.
  • the location anchors 200 are capable of wirelessly transmitting signals. Each or at least some of the location anchors 200 are also capable of receiving wirelessly transmitted signals or messages from other location anchors 200, and they are capable of receiving wirelessly transmitted signals or messages from location tags 102, the position of which is initially unknown and which are thus to be located.
  • location anchors 200 are capable of transmitting messages. However, this capability is used completely different from prior-art systems described in the introductory part of the present specification as background art.
  • the location anchors 200 generate time of arrival stamps (TOAs) for messages they receive, and they also generate additional TOAs for messages they transmit. This is indicated by a self reception arrow 205. It is important to note that those additional TOAs have little or no multipath error, because the transmission path from the transmission antenna to the reception antenna (which may even be implemented by only one antenna) is not subject to significant multipath effects.
  • TOAs time of arrival stamps
  • Each location anchor 200 is equipped with some kind of time base. Typically a crystal oscillator is used.
  • a time base model will be defined in the following.
  • the commonly used, simple model which describes a time base based on two parameters, start offset and frequency error, is sufficient here.
  • a time base model of higher complexity would result in more complex calculations, but would in the end yield similar or same results in the context of the present invention.
  • the absolute value of the frequency error is below a known limit, e.g., a tolerance of a crystal. Due to changes in temperature, supply voltage etc. it will vary randomly but slowly.
  • the transmitting location anchor also generates a TOA stamp for the message transmitted by this very location anchor itself.
  • this TOA stamp can be derived from the time of transmission.
  • it can be generated by a receiver, to which the propagation delay and multipath delay are either zero, for instance because it is co-located with the transmitting part of the location anchor, or to which the propagation delay and multipath delay are exactly known. The receiver must be active during transmission of the message.
  • the first index indicates the source location anchor, from which the message originates, while the second index indicates the receiving location anchor.
  • the third index indicates the true time at which the transmitting location anchor would have received the message.
  • the two location anchors A1, A2 has sent one broadcast message
  • four TOA stamps have been generated, two at the first location anchor A1, and two at the second location anchor A2.
  • eight TOA stamps have been generated, four at the first location anchor A1, and four at the second location anchor A2.
  • T A 2 A 1 geo T A 1 A 2 geo
  • T A 2 A 1 mpe T A 1 A 2 mpe
  • estimates of the parameters k A 1 A 1 A 2 (offset) and S A 1 A 1 A 2 (slope) can be obtained by common techniques of parameter estimation, e.g., least square fitting, Kalman-filtering etc., which are well known to a person of ordinary skill in the art.
  • the estimate k ⁇ A 1 A 1 A 2 is related to the initial offset difference T A 1 A 2 0 between the time bases of the location anchors A1 and A2, to the propagation time based on geometrical distance only, and to the multipath delay encountered by the signal, which travels from location anchor A1 to location anchor A2.
  • Equation ( 15 ) yields an estimate for the initial offset between the time bases of the two location anchors A1 and A2. It is to be pointed out that the estimate is not affected by multipath error T A 1 A 2 mpe , and is not even affected by the propagation time T A 1 A 2 geo of the signal over the geometrical distance.
  • T A 1 A 2 geo is given, e.g., from the known locations of the location anchors A1 and A2
  • a real-time locating system additionally comprising a location tag, wherein the location of the location tag is unknown and the respective positions of the first and second location anchors are known to a location server
  • a message from a location tag is received by a location anchor pair at time t -- wherein any of the location anchors may serve as a time reference for t, irrespective of its correctness in terms of true time, because what matters in the present context is only the difference in respective times of the respective time bases of the location anchors --
  • the multipath-error free synchronization correction value between the two location anchors can be estimated and subtracted from the TDOA measured for the location tag.
  • Fig. 4 depicts the generation of TOA stamps of the location anchors 200.
  • each location anchor 200 From time to time each location anchor 200 transmits a message, which is received by other (not necessarily all) location anchors 200.
  • the timing for transmitting may be independent or coordinated between the location anchors.
  • Location anchors 200 generate a TOA stamp 402 for each message which they receive. For messages which they transmit they also generate TOA stamps 401 which match the TOA stamp they would have generated if they had received the message over their reception antenna without any or with negligible multipath delay.
  • the method disclosed in this invention can be applied. Further messages can be processed similarly in order to update and improve results
  • Location anchors typically report the TOA stamps (TOAs) they generate to the location server together with information on the originating source of the message and other information like message ids.
  • TOAs TOA stamps
  • messages send out from a location anchor are enumerated with a counter which is given in brackets in order to identify a TOA stamp.
  • TOA An,A1 (2) denotes the time of arrival at location anchor A1, of the second message sent by location anchor An.
  • Fig. 5 depicts the processing of TOAs in the location server.
  • TOAs reported by location anchors are collected 501 and TOAs which are related to the same message are grouped together 502. This grouping may be based on the time context of the incoming TOAs or on other information like the originating source, some message content like for example a message identifier or counter or on a combination of such.
  • the resulting TDOAs are used for estimating the parameters of time base differences in-between the location anchor pairs like indicated in equations ( 11 ) and ( 14 ). At this point these parameter estimates are still subject to multipath error 504.
  • Such estimation can be achieved by state of the art techniques like Kalman filtering or others. It is also possible to collect time series of TDOAs for location anchor pairs and update the estimation once in a while using all or some of the collected TDOAs.
  • the instantaneous multipath error free phase differences for some or all location anchor pairs are calculated 505 using the method indicated by equation ( 18 ) or ( 19 ) or ( 20 ) or ( 21 ).
  • the benefit of the disclosed invention even carries in situations in which there is no direct wireless connection in between a location anchor pair. Due to their spacing and the existence of a blocking obstacle 601 location anchor A1 does not receive messages from A2 and vice versa. Thus the parameter sets from 504 are not available for location anchor pair A1, A2. However they are available for location anchor pairs A1, A3 and A2, A3. If location anchor pair A1, A2 receives a message from a tag T1 the synchronization correction value for this location anchor pair is calculated out of the synchronization correction values for location pairs A1, A3 and A2, A3.
  • Fig. 7 is a visualization of the time base differences between two location anchors A1, A2 and the TDOAs calculated from the TOAs between two location anchors when one location anchor is also the originator of the message.

Landscapes

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Claims (19)

  1. Ein Verfahren zur Bestimmung einer momentanen Phasendifferenz. (ĈA1A2(t)) zwischen Zeitbasen von zumindest zwei Ortsbestimmungs-Ankern (A1, A2, 200) für einen gewünschten Zeitpunkt (t), wobei jeder Ortsbestimmungs-Anker einen Sende - und Empfangszugang zu einem gemeinsamen Broadcast-Übertragungsmedium und eine jeweilige Zeitbasis für die Zeitmessung hat, Folgendes umfassend:
    - ein erster der Ortsbestimmungs-Anker (A1) überträgt eine erste Broadcast-Nachricht zumindest zweimal, also zu unterschiedlichen Zeiten;
    - der erste Ortsbestimmungs-Anker (A1) und zumindest ein zweiter Ortsbestimmungs-Anker (A2, An) empfangen die ersten Broadcast-Nachrichten;
    - der zweite Ortsbestimmungs-Anker (A2, An) überträgt eine zweite Broadcast-Nachricht zumindest zweimal, also zu unterschiedlichen Zeiten;
    - der zweite Ortsbestimmungs-Anker (A2) und zumindest der erste Ortsbestimmungs-Anker (A1) empfangen die zweiten Broadcast-Nachrichten;
    - der erste (A1) und der zweite Ortsbestimmungs-Anker (A2) generieren jeweils Ankunftszeit-Stempel, die jeweilige erste und zweite Empfangszeiten (TOAA1,A1,t=t1, TOAA1,A2,t=t1, TOAA2,A1,t=t2, TOAA2,A2t=t2) der ersten und zweiten Broadcast-Nachrichten in Bezug auf ihre jeweilige Zeitbasis anzeigen, wobei der erste und zweite Ortsbestimmungs-Anker (A1, A2) nicht nur Ankunftszeit-Stempel (TOAA1,A2,t=t1, TOAA2,A1, t=t2) für die Broadcast-Nachrichten generieren, die sie von dem jeweils anderen ersten und zweiten Ortsbestimmungs-Anker empfangen haben, sondern auch Ankunftszeit-Stempel (TOAA1,A1,t=t1, TOAA2,A2t=t2) für die von dem jeweiligen Ortsbestimmungs-Anker (A1, A2) selbst her empfangenen Broadcast-Nachrichten;
    - der erste und zweite Ortsbestimmungs-Anker (A1, A2) liefern die generierten Ankunftszeit-Stempel (401, 402) zu einem Ortsbestimmungs-Server (204), in einer Weise, die es dem Ortsbestimmungs-Server ermöglicht, auch den Ortsbestimmungs-Anker (A1, A2), der die einem jeweiligen Ankunftszeit-Stempel zugehörige Broadcast-Nachricht überträgt , sowie den Ortsbestimmungs-Anker, der die einem jeweiligen Ankunftszeit-Stempel zugehörige Broadcast-Nachricht empfängt und die Broadcast-Nachricht zu identifizieren;
    - der Ortsbestimmungs-Server (204) berechnet Ankunftszeitdifferenz-Werte (TDOA A1,A1,A2,t=t1, TDOAA2,A1,A2,t=t2) von jedem Paar der gesammelten Ankunftszeit-Stempel (TOAA1,A1,t=t1, TOAA1,A2,t=t1, TOAA2,A1,t=t2, TOAA2,A2,t=t2, 401, 402), das zu der selben ersten oder zweiten Broadcast-Nachricht gehört;
    - der Ortsbestimmungs-Server (204) ermittelt unter Verwendung von zumindest zwei der berechneten Ankunftszeitdifferenz-Werten (TDOAA1,A1,A2,t=t1), die zu den Broadcast-Nachrichten gehören, die von einemjeweiligen Ortsbestimmungsanker unter dem ersten und zweiten Ortsbestimmungs-Anker (A1, A2) übertragen wurden, einen ersten und einen zweiten Satz von Parametern, die eine erste und eine zweite Taktgeber-Modellfunktion der Zeit definieren, wobei die erste Taktgeber-Modellfunktion (710) eine Zeitabhängigkeit der Ankunftszeitdifferenz-Werte der nur von dem ersten Ortsbestimmungs-Anker (A1) übertragenen Broadcast-Nachrichten beschreibt und die zweite Taktgeber-Modellfunktion (720) eine Zeitabhängigkeit der Ankunftszeitdifferenz-Werte der nur von dem zweiten Ortsbestimmungs-Anker (A2) übertragenen Broadcast-Nachrichten beschreibt;
    - der Ortsbestimmungs-Server (204) berechnet die momentane Phasendifferenz (ĈA1A2(t)) anhand der ermittelten ersten und zweiten Taktgeber-Modellfunktion (710, 720) und anhand einer Zeitspanne, die zwischen einem Bezugszeitpunkt und dem gewünschten Zeitpunkt t verstrichen ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste und zweite Taktgeber-Modellfunktion (710, 720) lineare Funktionen sind, und wobei die Berechnung der momentanen Phasendifferenz (ĈA1A2(t)) die Ermittlung des ersten und zweiten Parametersatzes der ersten und zweiten Taktgeber-Modellfunktion, und eines jeweiligen ersten Parameterwertes, der einem Offset der jeweiligen linearen Funktion entspricht, umfasst, sowie die Ermittlung eines jeweiligen zweiten Parameterwertes, der einer Steigung der jeweiligen linearen Funktion entspricht.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest drei Ortsbestimmungs-Anker (A1, A2, An, 200) in jeweiligen paarweisen Zuordnungen Broadcast-Nachrichten senden und empfangen und ihre Ankunftszeit-Stempel (401, 402) an den Ortsbestimmungs-Server (204) liefern, und wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
    - Bestimmen der jeweiligen momentanen Phasendifferenzen der Zeitbasen der verschiedenen Paare der Ortsbestimmungs-Anker (A1, A2, An, 200), indem das Verfahren nach Anspruch 1 individuell für die unterschiedlichen Ortsbestimmungs-Anker-Paare durchgeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend:
    - zumindest einer von den Ortsbestimmungs-Ankern (200) und dem Ortsbestimmungs-Server (204) überwacht eine physikalische Größe, die eine vorbestimmte Charakteristik eines Übertragungskanals anzeigt, der für die Broadcast-Nachrichten genutzt wird;
    - der Ortsbestimmungs-Server oder die Ortsbestimmungs-Anker passen einen Zeitplan für die Übertragung der Broadcast-Nachrichten in Abhängigkeit von einem momentanen Wert der physikalischen Größe an.
  5. Ein Verfahren zur Ermittlung einer Differenz von Distanzen eines Ortsbestimmungs-Tags (102) von zumindest zwei Ortsbestimmungs-Ankern (A1, A2, An, 200), wobei der Ort des Ortsbestimmungs-Tags nicht bekannt ist und die jeweiligen Orte der Ortsbestimmungs-Anker einem Ortsbestimmungs-Server (204) bekannt sind, das Verfahren umfassend:
    - der Ortsbestimmungs-Tag (102) überträgt als Broadcast eine Tag-Nachricht;
    - ein erster und ein zweiter Ortsbestimmungs-Anker (A1, A2) empfangen die Tag-Nachricht;
    - der erste und zweite Ortsbestimmungs-Anker generieren erste und zweite Tag-Nachricht-Ankunftszeit-Stempel (401, 402), nachstehend Tag-TOA-Stempel genannt, die eine jeweilige erste und zweite Empfangszeit der Tag-Nachricht am ersten und zweiten Ortsbestimmungs-Anker in Bezug auf die jeweilige Zeitbasis des ersten und zweiten Ortsbestimmungs-Ankers anzeigen;
    - der erste und zweite Ortsbestimmungs-Anker liefern die generierten jeweiligen Tag-TOA-Stempel an den Ortsbestimmungs-Server (204);
    - der Ortsbestimmungs-Server (204) ermittelt einen Ankunftszeitdifferenz-Wert für die Tag-Nachricht aus den ersten und zweiten Tag-TOA-Stempeln;
    - der Ortsbestimmungs-Server (204) ermittelt eine momentane Phasendifferenz zwischen den Zeitbasen des ersten und zweiten Ortsbestimmungs-Ankers für einen Zeitpunkt, zu dem die Tag-Nachricht von einem der Ortsbestimmungs-Anker empfangen wurde;
    - der Ortsbestimmungs-Server (204) korrigiert den ermittelten Ankunftszeitdifferenz-Wert anhand der ermittelten momentanen Phasendifferenz, so dass ein korrigierter Ankunftszeitdifferenz-Wert erhalten wird;
    - der Ortsbestimmungs-Server (204) ermittelt eine Distanzdifferenz des Ortsbestimmungs-Tags von dem ersten und zweiten Ortsbestimmungs-Anker unter Verwendung des korrigierten Ankunftszeitdifferenz-Wertes und einer bekannten Signalausbreitungsgeschwindigkeit innerhalb des Broadcast-Mediums,
    - wobei die Ermittlung der momentanen Phasendifferenz zwischen den Zeitbasen des ersten und zweiten Ortsbestimmungs-Ankers das Durchführen eines Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 umfasst.
  6. Ein Verfahren zur Ermittlung eines Ortes eines Ortsbestimmungs-Tags (102) in Bezug auf ein zumindest eindimensionales Koordinatensystem, umfassend:
    - Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 5 für zumindest zwei verschiedene Paare von Ortsbestimmungs-Ankern (200), die von zumindest drei Ortsbestimmungs-Ankern gebildet werden, und zwar dem ersten, dem zweiten und mindestens einem dritten Ortsbestimmungs-Anker (A1, A2, An, 200);
    - der Ortsbestimmungs-Server (204) berechnet Distanzdifferenzen des Ortsbestimmungs-Tags (102) von zumindest zwei verschiedenen Paaren, die von dem ersten, zweiten und dritten Ortsbestimmungs-Anker gebildet werden;
    - der Ortsbestimmungs-Server (204) ermittelt den Ort des Ortsbestimmungs-Tags als denjenigen Ort, der alle berechneten Distanzdifferenzen zwischen dem Tag und den mindestens zwei unterschiedlichen Paaren, gebildet von dem ersten, zweiten und dritten Ortsbestimmungs-Anker, aufweist.
  7. Ein Verfahren zum Betreiben eines Ortsbestimmungs-Servers (204) bei der Ermittlung einer momentanen Phasendifferenz (ĈA1A2(t)) zwischen Zeitbasen von zumindest zwei Ortsbestimmungs-Ankern (A1, A2) zu einem gewünschten Zeitpunkt (t), wobei jeder Ortsbestimmungs-Anker eine jeweilige Zeitbasis für Zeitmessung hat, umfassend:
    - der Ortsbestimmungs-Server (204) empfängt von einem ersten und zweiten Ortsbestimmungs-Anker Paare von TOA-Stempeln, die eine jeweilige erste und zweite Zeit des Empfangs (TOAA1,A1,t=t1, TOAA1,A2,t=t1, TOAA2,A1,t=t2, TOAA2,A2,t=t2, 401, 402) einer ersten und zweiten Nachricht in Bezug auf ihre jeweilige Zeitbasis anzeigt, wobei der Ortsbestimmungs-Server von dem ersten und zweiten Ortsbestimmungs-Anker (A1, A2) nicht nur TOA-Stempel (TOAA1,A1,t=t1, TOAA2,A2,t=t2) für Nachrichten empfängt, die von einem der Ortsbestimmungs-Anker übertragen und von dem jeweils anderen der Ortsbestimmungs-Anker empfangen wurden, sondern auch TOA-Stempel (TOAA1,A1,t=t1, TOAA2,A2,t=t2) für Nachrichten, die von dem jeweils selben Ortsbestimmungs-Anker (A1, A2) selbst gesendet und empfangen wurden, wobei die TOA-Stempel vom ersten und zweiten Ortsbestimmungs-Anker an den Ortsbestimmungs-Server derart geliefert werden, dass der Ortsbestimmungs-Server auch den Ortsbestimmungs-Anker (A1, A2), der die zu einem entsprechenden TOA-Stempel gehörige Broadcast-Nachricht überträgt, den Ortsbestimmungs-Anker, der die zu einem entsprechenden TOA-Stempel gehörige Broadcast-Nachricht empfängt, sowie die Broadcast-Nachricht identifizieren kann;
    - der Ortsbestimmungs-Server (204) berechnet die Werte der Ankunftszeitdifferenzen, nachstehend TDOA-Werte (TDOAA1,A1,A2,t=t1, TDOAA2,A1,A2,t=t2) genannt, von jedem Paar der gesammelten TOA-Stempel (TOAA1,A1,t=t1, TOAA1,A2,t=t1, TOAA2,A1,t=t2, TOAA2,A2,t=t2, 401, 402), das zu derselben, also entweder der ersten oder der zweiten, Nachricht gehört;
    - der Ortsbestimmungs-Server (204) ermittelt unter Verwendung von zumindest zwei der berechneten TDOA-Werten (TDOAA1,A1,A2,t=t1), die zu den Broadcast-Nachrichten gehören, die von jeweils einem ersten bzw. zweiten Ortsbestimmungs-Anker übertragen wurden, einen ersten und zweiten Satz von Parametern, die eine jeweils betreffende erste und zweite Taktgeber-Modellfunktion (710, 720) der Zeit definieren, wobei die erste Taktgeber-Modellfunktion (710) eine zeitliche Abhängigkeit der TDOA-Werte von den Broadcast-Nachrichten beschreibt, die nur von dem ersten Ortsbestimmungs-Anker übertragen wurden, und die zweite Taktgeber-Modellfunktion (720) eine zeitliche Abhängigkeit der TDOA-Werte von den Broadcast-Nachrichten beschreibt, die nur von dem zweiten Ortsbestimmungs-Anker übertragen wurden;
    - der Ortsbestimmungs-Server (204) berechnet die momentane Phasendifferenz (ĈA1A2(t)) anhand der ermittelten ersten und zweiten Taktgeber-Modellfunktion und anhand einer Zeit, die zwischen dem Bezugszeitpunkt und dem gewünschten Zeitpunkt t verstrichen ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, umfassend:
    - der Ortsbestimmungs-Server (204) ermittelt zusätzlich die momentanen Phasendifferenzen zwischen den Zeitbasen des zweiten Ortsbestimmungs-Ankers (A2) und eines dritten Ortsbestimmungs-Ankers (An);
    - der Ortsbestimmungs-Server (204) berechnet eine momentane Phasendifferenz zwischen den Zeitbasen des ersten und des dritten Ortsbestimmungs-Ankers (A1, An) nur anhand der ermittelten momentanen Phasendifferenzen zwischen den Zeitbasen des ersten und zweiten Ortsbestimmungs-Ankers (A1, A2) und z des zweiten und des dritten Ortsbestimmungs-Ankers (A2, A3).
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, umfassend:
    - der Ortsbestimmungs-Server (204) plant eine Zeit der Übertragung der Broadcast-Nachrichten durch die Ortsbestimmungs-Anker (A1, A2, An) unter Verwendung eines Zeitplans und steuert die Ortsbestimmungs-Anker entsprechend diesem Zeitplan an.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, umfassend:
    - der Ortsbestimmungs-Server (204) ermittelt eine Ausbreitungsseitspanne T A 1 A 2 geo
    Figure imgb0040
     der Nachrichten unter Verwendung der bekannten Orte des ersten und zweiten Ortsbestimmungs-Ankers und einer bekannten Signalausbreitungsgeschwindigkeit im dem Broadcast-Medium;
    - der Ortsbestimmungs-Server (204) ermittelt einen Mehrwegefehler T A 1 A 2 mpe
    Figure imgb0041
     der Empfangszeit zum gewünschten Zeitpunkt unter Verwendung einer Differenz zwischen Elementen der ermittelten Parametersätze der ersten und zweiten Taktgeber-Modellfunktion und der Ausbreitungsseitspanne der Nachrichten.
  11. Ein Verfahren zum Betreiben eines Ortsbestimmungs-Servers bei der Ermittlung einer Differenz von Distanzen eines Ortsbestimmungs-Tags (102) von mindestens zwei Ortsbestimmungs-Ankern (A1, A2), wobei der Ort des Ortsbestimmungs-Tags nicht bekannt ist und die jeweiligen Orte der Ortsbestimmungs-Anker einem Ortsbestimmungs-Server bekannt sind, wobei das Verfahren umfasst:
    - der Ortsbestimmungs-Server (204) empfängt von dem ersten und zweiten Ortsbestimmungs-Anker Tag-TOA-Stempel, die eine erste und zweite Empfangszeit der Tag-Nachricht, die von dem Ortsbestimmungs-Tag übertragen wurde, am ersten und zweiten Ortsbestimmungs-Anker anzeigen, jeweils in Bezug auf die Zeitbasis des ersten und des zweiten Ortsbestimmungs-Ankers;
    - der Ortsbestimmungs-Server (204) ermittelt einen TDOA-Wert für die Tag-Nachricht anhand der ersten und zweiten Ankunftszeit-Stempel;
    - der Ortsbestimmungs-Server (204) ermittelt eine momentane Phasendifferenz zwischen den Zeitbasen des ersten und zweiten Ortsbestimmungs-Ankers für den Zeitpunkt, an dem die Tag-Nachricht von einem der Ortsbestimmungs-Anker empfangen wird;
    - der Ortsbestimmungs-Server (204) korrigiert den ermittelten TDOA-Wert anhand der ermittelten momentanen Phasendifferenz, so dass ein korrigierter TDOA-Wert erhalten wird;
    - der Ortsbestimmungs-Server (204) ermittelt eine Distanz-Differenz des Ortsbestimmungs-Tags von dem ersten und zweiten Ortsbestimmungs-Anker unter Verwendung des korrigierten TDOA-Wertes und einer bekannten Signalausbreitungsgeschwindigkeit in dem Broadcast-Medium;
    - wobei die Ermittlung der momentanen Phasendifferenz zwischen den Zeitbasen des ersten und zweiten Ortsbestimmungs-Ankers das Durchführen eines Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10 umfasst.
  12. Ein Verfahren zum Betreiben eines Ortsbestimmungs-Ankers (200, A1, A2, An) bei der Ermittlung einer momentanen Phasendifferenz (ĈA1,A2(t)) zwischen Zeitbasen von zumindest zwei Ortsbestimmungs-Ankern (A1, A2) zu einem gewünschten Zeitpunkt (t), wobei jeder der Ortsbestimmungs-Anker einen Sende- und Empfangszugang zu einem gemeinsamen Broadcast-Medium und eine zugehörige Zeitbasis zum Zeitmessen hat, umfassend:
    - Senden einer ersten Broadcast-Nachricht zumindest zweimal, also zu unterschiedlichen Zeiten;
    - Empfangen der ersten Broadcast-Nachrichten;
    - Empfangen zweiter Broadcast-Nachrichten von einem zweiten Ortsbestimmungs-Anker zumindest zweimal, also zu unterschiedlichen Zeiten;
    - Generieren von Ankunftszeit-Stempeln (401, 402), nachfolgend TOA-Stempeln, die jeweils erste und zweite Empfangszeiten (TOAA1,A1,t=t1, TOAA1,A2,t=t1, TOAA2,A1,t=t2, TOAA2,A2,t=t2) der ersten und zweiten Broadcast-Nachrichten in Bezug auf die Zeitbasis des Ortsbestimmungs-Ankers anzeigen, wobei der Ortsbestimmungs-Anker nicht nur TOA-Stempel (TOAA1,A2,t=t1, TOAA2,A1,t=t2) für die von dem jeweils anderen Ortsbestimmungs-Anker empfangenen Broadcast-Nachrichten, sondern auch TOA-Stempel (TOAA1,A1,t=t1, TOAA2,A2,t=t2) für die von dem jeweiligen Ortsbestimmungs-Anker (A1, A2) selbst empfangenen Broadcast-Nachrichten generiert;
    - Liefern der generierten TOA-Stempel (401, 402) an einen Ortsbestimmungs-Server (204) derart, dass der Ortsbestimmungs-Server auch den Ortsbestimmungs-Anker, der die zu einem entsprechenden Ankunftszeit-Stempel gehörige Broadcast-Nachricht überträgt, den Ortsbestimmungs-Anker, der die zu einem entsprechenden TOA-Stempel gehörige Broadcast-Nachricht unter empfängt, und die Broadcast-Nachricht identifizieren kann.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, weiterhin umfassend:
    - der Ortsbestimmungs-Anker (200, A1, A2, An) plant jeweilige Übertragungszeitpunkte der ersten oder zweiten Broadcast-Nachricht gemäß einem individuellen Zeitplan, insbesondere einem zufälligen Zeitplan.
  14. Ein Ortsbestimmungs-Server (204), umfassend
    - einen empfangenden Teil, der konfiguriert ist, von einem ersten und einem zweiten Ortsbestimmungs-Anker Paare von TOA-Stempeln zu empfangen, die entsprechende erste und zweite Empfangszeiten (TOAA1,A1,t=t1, TOAA1,A2,t=t1, TOAA2,A1,t=t2, TOAA2,A2,t=t2) erster und zweiter Nachrichten in Bezug auf ihre zugehörige Zeitbasis anzeigen, also nicht nur TOA-Stempel (TOAA1,A2,t=t1, TOAA2,A1,t=t2) für Nachrichten, die von einem der Ortsbestimmungs-Anker gesendet und von dem jeweils anderen empfangen wurden, sondern auch TOA-Stempel (TOAA1,A1,t=t1, TOAA2,A2,t=t2) für Nachrichten, die von dem jeweils selben Ortsbestimmungs-Anker (A1, A2) gesendet und empfangen wurden, wobei die TOA-Stempel derart geliefert werden, dass der Ortsbestimmungs-Server auch den Ortsbestimmungs-Anker (A1, A2), der die zu einem entsprechenden Ankunftszeit-Stempel gehörige Broadcast-Nachricht sendet, den Ortsbestimmungs-Anker, der die zu einem entsprechenden Ankunftszeit-Stempel gehörige Broadcast-Nachricht empfängt, und die Broadcast-Nachricht identifizieren kann;
    - eine TDOA-Einheit, die konfiguriert ist, Werte der Ankunftszeitdifferenz, nachstehend TDOA-Werte (TDOA A1,A1,A2,t=t1, TDOAA2,A1,A2,t=t2) genannt, von jedem Paar gesammelter TOA-Stempel (TOAA1,A1,t=t1, TOAA1,A2,t=t1, TOAA2,A1,t=t2, TOAA2,A2,t=t2) zu berechnen, das zu derselben, also entweder der ersten oder der zweiten Nachricht, gehört;
    - eine Parameterschätzungseinheit, die konfiguriert ist, unter Verwendung von mindestens zwei der berechneten TDOA-Werte (TDOAA1,A1,A2,t=t1), die zu den Nachrichten gehören, die von einem jeweiligen Ortsbestimmungsanker unter dem ersten und zweiten Ortsbestimmungs-Anker übertragen wurden, erste und zweite Parametersätze zu ermitteln, die eine betreffende erste und zweite Taktgeber-Modellfunktion definieren, wobei die erste Taktgeber-Modellfunktion eine zeitliche Abhängigkeit der TDOA-Werte von den nur von dem ersten Ortsbestimmungs-Anker übertragenen Nachrichten beschreibt und die zweite Taktgeber-Modellfunktion eine zeitliche Abhängigkeit der TODA-Werte von den nur von dem zweiten Ortsbestimmungs-Anker übertragenen Nachrichten beschreibt;
    - eine Phasendifferenz-Ermittlungseinheit, die konfiguriert ist, die momentane Phasendifferenz (ĈA1,A2(t)) von entweder einigen oder allen Elementen der ermittelten Parametersätze der ersten und zweiten Taktgeber-Modellfunktion und von einer Zeitspanne zu berechnen, die zwischen einem Bezugszeitpunkt und einem gewünschten Zeitpunkt t verstrichen ist.
  15. Ortsbestimmungs-Server nach Anspruch 14, der konfiguriert ist, eine Differenz von Abständen eines Ortsbestimmungs-Tags von zumindest zwei Ortsbestimmungs-Ankern zu ermitteln, wobei der Ort des Ortsbestimmungs-Tags nicht bekannt ist und die jeweiligen Orte der Ortsbestimmungs-Anker einem Ortsbestimmungs-Server bekannt sind, wobei
    - das Empfangsteil konfiguriert ist, von dem ersten und zweiten Ortsbestimmungs-Anker Tag-TOA-Stempel zu empfangen, die eine erste und zweite Empfangszeit der Tag-Nachricht, die von dem Ortsbestimmungs-Tag am betreffenden ersten und zweiten Ortsbestimmungs-Anker übertragen wurde, in Bezug auf die betreffende Zeitbasis des ersten und zweiten Ortsbestimmungs-Ankers anzeigen;
    - die Phasendifferenz-Ermittlungseinheit konfiguriert ist, die momentane Phasendifferenz zwischen Zeitbasen des ersten und zweiten Ortsbestimmungs-Ankers für den Zeitpunkt zu ermitteln, an dem die Tag-Nachricht von einem der Anker empfangen wurde;
    - die TDOA-Einheit konfiguriert ist, einen Ankunftszeitdifferenz-Wert für die Tag-Nachricht anhand des ersten und zweiten TOA-Stempels zu ermitteln und den ermittelten TDOA-Wert um die ermittelte momentane Phasendifferenz zu korrigieren, so dass ein korrigierter TDOA-Wert erhalten wird;
    - eine vom Ortsbestimmungs-Server umfasste Ortsbestimmungseinheit konfiguriert ist, eine Differenz des Abstands des Ortsbestimmungs-Tags von dem ersten und zweiten Ortsbestimmungs-Anker unter Verwendung des korrigierten TDOA-Wertes und einer bekannten Signalausbreitungsgeschwindigkeit in einem von dem ersten und zweiten Ortsbestimmungs-Anker und von dem Ortsbestimmungs-Tag genutzten Broadcast-Medium zu ermitteln.
  16. Ortsbestimmungs-Server nach Anspruch 15, weiterhin umfassend
    - eine Mehrwege-Schätzungseinheit, die konfiguriert ist,
    - eine Zeitspanne der Nachrichtenausbreitung T A 1 A 2 geo
    Figure imgb0042
     unter Verwendung der bekannten Orte des ersten und zweiten Ortsbestimmungs-Ankers und einer bekannten Signalausbreitungsgeschwindigkeit in dem Broadcast-Medium zu berechnen;
    - einen Mehrwegefehler T A 1 A 2 mpe
    Figure imgb0043
     der Empfangszeit nur unter Verwendung einer Differenz zwischen Elementen der ermittelten Parametersätze der ersten und zweiten Taktgeber-Modellfunktion und unter Verwendung der Ausbreitungszeitspanne der Nachrichten zu berechnen.
  17. Ein Ortsbestimmungs-Anker (200, A1, A2, An), umfassend
    - ein übertagendes und empfangendes Teil, das konfiguriert ist, einen Sende- und Empfangszugang zu einem gemeinsamen mit anderen Ortsbestimmungs-Ankern geteilten Broadcast-Übertragungsmedium zu besitzen;
    - eine Zeitbasis zum Zeit messen, wobei
    - das übertragende und empfangende Teil zusätzlich konfiguriert ist,
    eine erste Broadcast-Nachricht zumindest zweimal, also zu unterschiedlichen Zeiten, zu übertragen und die ersten Broadcast-Nachrichten zu empfangen und zweite Broadcast-Nachrichten von einem zweiten Ortsbestimmungs-Anker zumindest zweimal, also zu unterschiedlichen Zeiten, zu empfangen;
    - eine TOA-Einheit, die konfiguriert ist, Ankunftszeit-Stempel zu generieren, nachfolgend TOA-Stempel genannt, die jeweils erste und zweite Empfangszeiten (TOAA1,A1,t=t1, TOAA1,A2,t=t1, TOAA2,A1,t=t2, TOAA2,A2,t=t2) der ersten und zweiten Broadcast-Nachricht in Bezug auf die Zeitbasis des Ortsbestimmungs-Ankers anzeigen, wobei die TOA-Einheit nicht nur konfiguriert ist, TOA-Stempel (TOAA1,A2,t=t1, TOAA2,A1,t=t2) für die zweiten Broadcast-Nachrichten, die von einem jeweils anderen Ortsbestimmungs-Anker empfangenen wurden, sondern auch TOA-Stempel (TOAA1,A1,t=t1, TOAA2,A2,t=t2) für die ersten, von beanspruchten Ortsbestimmungs-Server (A1, A2) selbst empfangenen Broadcast-Nachrichten zu generieren;
    - wobei der Ortsbestimmungs-Anker zusätzlich konfiguriert ist, die generierten TOA-Stempel an einer Schnittstelle zur Kommunikation mit einem Ortsbestimmungs-Server derart bereitzustellen, dass der Ortsbestimmungs-Server auch den Ortsbestimmungs-Anker, der die zu dem entsprechenden TOA-Stempel gehörige Broadcast-Nachricht überträgt, den Ortsbestimmungs-Anker, der die zu dem entsprechenden TOA-Stempel gehörige Broadcast-Nachricht empfängt, und die zu dem entsprechenden TOA-Stempel gehörige Broadcast-Nachricht identifizieren kann.
  18. Computerprogrammprodukt, umfassend Softwarecodeabschnitte zur Durchführung der Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wenn dieses Produkt auf einem Computer ausgeführt wird.
  19. Computerprogrammprodukt, umfassend Softwarecodeabschnitte zur Durchführung der Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wenn dieses Produkt auf einem Computer ausgeführt wird.
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